年产60万吨的高沼气矿井35KV变电所设计毕业论文06412

目 录1 概 述31.1 设计依据41.2 设计范围41.3 基础资料42 负荷计算52.1 负荷计算的目的和意义52.2 负荷计算方法62.3 负荷计算过程72.3.1 各用电设备组负荷计算82.3.2 无功补偿计算及电容器柜选择92.3.3 补偿后6kV母线侧总计算负荷及功率因数校验93 变电所主变压器选择103.1 变压器的选取原则103.2 变压器选择计算113.3 变压器损耗计算113.4 35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验123.5 变压器经济运行方案的确定124 电气主接线设计134.1 对主接线的基本要求134.2变电所高压侧的主接线方式144.2.1 线路变压器组144.2.2 桥式接线154.3 6-10kV配电系统接线方式164.4 本所电气主接线设计方案184.4.1 确定矿井35kV进线回路184.4.2 35kV、6kV主接线的确定185 短路电流计算195.1 短路电流计算的目的195.2 短路电流计算中需要计算的数值195.3三相短路电流计算计算的步骤215.4短路电流计算过程225.5 短路参数汇总表355.6负荷电流统计表376供电系统电气设备的选择376.1 高压电器设备选择的一般原则386.2 高压开关设备的选择及校验396.2.1 断路器的选择及校验396.2.2 本所断路器的选择及校验406.2.3 隔离开关的选择及校验416.2.4 限流电抗器的选择436.2.5 高压熔断器的选择446.3 仪用互感器的选择及校验456.3.1 电流互感器的选择及校验456.3.2 电压互感器的选择及校验466.3.3 避雷器选择471 概 述1.1 设计依据1、中华人民共和国建设部及国家技术监督局联合发布的矿山电力设计规范。2、中华人民共和国电力公司发布的35kV110kV无人值班变电站设计规程。3、电力工程电气设计手册（电气一次部分）。4、煤矿电工手册（地面供电部分）。1.2 设计范围1、全矿供电系统、主变压器的一、二次线及继电保护装置。2、所内主控制室、各级电压配电装置和辅助设施。3、所区总平面设计。1.3 基础资料1、本矿概况本矿井为年产60万吨的高沼气矿井，分主、副两井，为立井开掘，一水平井深250m，预期服役年限为70年。主副两井距离为80m，距35kV变电所距离均为0.2km。2、供用电协议 矿井地面变电所距上级变电所6km，采用双回路架空线供电，已知上级变电所最大运行方式下的系统阻抗为0.36，最小运行方式下的阻抗为0.69。35kV过流整定时限为3s。电费收取方法采用两部电价制，在变电所35kV侧计量，固定部分按使用的主变压器容量收费，每千瓦每月5元，流动部分为每千瓦5分。3、自然条件（1）日最高气温43，日最低气温-17。（2）土壤温度27（最热日）。（3）冻土层厚度为0.55m，变电所土质为沙质粘土。（4）本矿主导风向为西北方向，最大风速为26m/s。（5）地震烈度为7度。4、原始负荷资料编号设备名称电压（kV）电机型号电机容量(kW)安装台数设备容量（kW）需要系数 Kx功率因数costan离地面变电所的距离（km）备 注安装容量工作容量1234567891011121主提升机6绕线8001/18008000.890.830.670.2离副井80m2副提升机6绕线6301/16306300.800.800.750.23主扇风机6同步10002/1200010000.83-0.90-0.481.2cos超前4压风机6同步2503/27505000.80-0.90-0.480.2cos超前5矿综合厂0.383302900.620.800.750.53类负荷6机修厂0.386205500.520.750.880.253类负荷7选煤厂0.388006500.750.780.800.458地面低压0.388007000.700.750.880.05变压器在所内，生产负荷占75%9井下主排水泵6鼠笼5004/2200010000.850.850.620.5井下6kV电缆长14km10一采区66806500.650.780.8011二采区611009500.700.760.8612井底车厂0.661651650.700.750.8813工人村0.384503600.850.810.721.53类负荷14支农0.383103100.800.800.752.53类负荷负荷资料见表1-1 全矿电力负荷统计表2-1 全矿电力负荷统计表512 负荷计算2.1 负荷计算的目的和意义 计算负荷是一年内最高日负荷曲线中30min平均负荷的最大值，又称需要负荷或最大负荷，记作Pca。是根据已知的用电设备安装容量确定的预期不变的最大假想负荷。它是设计时作为选择电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。 负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.2 负荷计算方法目前，负荷计算常用需要系数法、利用系数法和二项式法。1、需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。2、利用系数法：采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际。适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。3、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电法。前两者多用于民用建筑，后者适用于某些工业建筑。在用电设备功率和台数无法确定时，或者设计前期，这些方法是确定设备负荷的主要方法。本设计采用需要系数法进行负荷计算，步骤如下：1、用电设备分组，并确定各组用电设备的总额定容量。2、用电设备组计算负荷的确定。 用电设备组是由工艺性质相同需要系数相近的一些设备合并成的一组用电设备。在一个车间中可根据具体情况将用电设备分为若干组，在分别计算各用电设备组的计算负荷。其计算公式为： ，kW , kvar （2-1） ，kVA式中、该用电设备组的有功、无功、视在功率计算负荷； 该用电设备组的设备总额定容量，kW；功率因数角的正切值；需要系数，由表1-1查得。3、多组用电设备组的计算负荷 在配电干线上或车间变电所低压母线上，常有多个用电设备组同时工作，但是各个用电设备组的最大负荷也非同时出现，因此在求配电干线或车间变电所低压母线的计算负荷时，应再计入一个同时系数。具体计算如下： i1、2、3，m （2-2）式中、为配电干线式变电站低压母线的有功、无功、视在计算负荷；同时系数；m该配电干线或变电站低压母线上所接用电设备组总数；分别对应于某一用电设备组的需要系数、功率因数角正切值、总设备容量；2.3 负荷计算过程2.3.1 各用电设备组负荷计算1、用电设备分组，由表1-1确定各组用电设备的总额定容量。 2、由表1-1查出各用电设备组的需要系数和功率因数，根据公式2-1计算出各用电设备组的计算负荷。（1）对主提升机 =0.89，=0.83，=0.67 则;有功功率 kW；无功功率 kvar；视在功率 kVA；同样方法可计算出其它各用电设备组的计算负荷，结果记入表2-1全矿电力负荷计算负荷表中。注：主扇风机、压风机等功率因数超前，表示其无功电流为容性，即提供无功功率，起无功补偿作用，它们的计算无功功率为负值。表2-1 全矿电力负荷计算负荷表用户名称设备容量(Kw)需要系数 Kx功率因数costan计算负荷kWkvarkVA一、地面部分1、主提升机8000.890.830.677124778572、副提升机6300.80.80.755043786303、主扇风机10000.83-0.9-0.48830-3989214、压风机5000.8-0.9-0.48400-1924445、矿综合厂2900.620.80.751801352256、机修厂5500.520.750.882862523817、选煤厂6500.750.780.84883906258、地面低压7000.70.750.88490431653地面小计38901473二、井下部分9、井下主排水泵10000.850.850.62850527100010、一采区6500.650.780.842333854211、二采区9500.70.760.8666557287712、井底车场1650.70.750.88116102155井下小计205415392584三、其它用户13、工人村3600.850.810.7230622037714、支农3100.80.80.75248186310其它小计554406全矿计算负荷649834182.3.2 无功补偿计算及电容器柜选择1、无功补偿计算当采用提高用电设备自然功率因数的方法后，功率因数仍不能达到供用电规则所要求的数值时，就需要设置专门的补偿设备来提高功率因数。在工矿企业用户中，广泛采用静电电容器作为无功补偿电源。用电力电容器作为无功补偿以提高功率因数时，其电力电容器的补偿容量用下式确定： （2-9）式中月平均有功负荷系数，在0.7-0.8间 补偿前功率因数角的正切值； 补偿后要求达到的功率因数角的正切值；本设计供电规范要求功率因数应达到0.9及以上。假设补偿后6kV侧功率因数，取0.8，则所需补偿容量由公式2-9计算得： kvar2、电容器柜的选择及实际补偿容量计算本设计采用高压集中补偿方式。因矿井地面变电所6kV为单母分段接线，故所选电容器柜应分别安装在两段母线上，即电容器柜数应取偶数。现选用西安高压开关厂生产的GR-1/6型高压静电电容柜，每柜安装容量为=240kvar，最大不超过360kvar，据此可计算出电容器柜的数量为：取偶数 N=4则 实际补偿容量为 kvar折算为计算容量为 kvar2.3.3补偿后6kV母线侧总计算负荷及功率因数校验功率补偿后6kV侧有功功率 kW无功功率 kvar视在功率 kVA补偿后6kV母线功率因数满足要求。3 变电所主变压器选择根据第二章的计算负荷以及负荷对供电可靠性和电能质量的要求选择变压器的台数和容量。3.1 变压器的选取原则总降压变电所变压器台数的确定需综合考虑负荷容量、对供电可靠性的要求、发展规划等因素。变压器台数越多，供电可靠性就越高，但设备投资必然加大。运行费用也要增加。因此，在满足可靠性要求的条件下，变压器台数越少越经济。对三级负荷供电的变电所以及对可取的低压设备电源的一二级负荷供电时，皆选用一台主变压器。对于有大量一、二级用电负荷、或总用电负荷季节性（或昼夜）变化较大、或集中用电负荷较大的单位，应设置两台及以上电力变压器。如有大型冲击负荷，如高压电动机、电炉等动力，为减少对照明或其他负荷的影响，应增设独立变压器。对供电可靠性要求高，又无条件采用低压联络线或采用低压联络线不经济时，也应设置两台电力变压器。选用两台变压器时，其容量应满足在一台变压器故障或修时，另一台仍能保持对一、二级用电负荷供电，但需对该台变压器负荷能力及其允许运行时间进行校核。3.2 变压器选择计算按第二章算出来的计算负荷进行用电负荷分析，根据分析结果选择变压器容量及台数。以下为计算过程。1、用电负荷分析 安全用电负荷：包括副提升机、主扇风机、井下主排水泵各项，汇总负荷为2184kW，占全矿总负荷的33.6%。 主要生产负荷：包括主提升机、压风机、选煤厂、地面低压（生产负荷占75%）、一采区、二采区、井底车场各项，汇总负荷为3171.5kW，占全矿总负荷的48.8%. 其它负荷：包括矿综合厂、机修厂、地面低压负荷的15%、工人村、支农各项，汇总负荷为1142.5kW，占全矿总负荷的17.6%。2、根据矿井主变压器的选择条件，一般选两台，当一台故障停运时，另一台必须保证安全和原煤生产负荷的用电。上述分析中安全和原煤生产负荷两类负荷占全矿总负荷的82.4%，按规范规定，当两台变压器中一台停止运行时，另一台必须保证82.4%的正常供电，再考虑发展，故选用两台S7-8000/35型铜线双绕组无励磁调压变压器，其技术参数如表3-1所示：表3-1 主变压器技术参数型号S7容量(kVA)8000连接组别Y,d11电压36/6.3阻抗电压7.5空载电流0.8损耗（kW）空载11.5负载45.0两台主变压器采用分裂运行方式，备用方式为暗备用。3.3 变压器损耗计算根据公式2-3计算主变压器损耗空载无功损耗： kvar；满载无功损耗： kvar；变压器的负荷率，则 有功损耗： kW；无功损耗： kvar；3.4 35kV侧全矿负荷计算及功率因数校验有功功率 kW无功功率 kvar视在功率 kVA35kV侧功率因数校验 0.9满足设计要求3.5 变压器经济运行方案的确定两台变压器经济运行的临界负荷可由公式3-1确定。 （3-1）如果SScr宜两台运行。式中 经济运行临界负荷， kVA； 变压器而定容量 ，kVA； S 变电所实际负荷，kVA； 变压器空载有功损耗，kW； 变压器满载有功损耗，kW；变压器满载无功损耗，kvar；无功经济当量，大型矿井一般取无功经济当量kq=0.09本矿两台变压器经济运行的临界负荷为： kVA故经济运行方案为：当实际负荷S4724kW时，宜两台运行。4 电气主接线设计变电所主接线（或称作一次接线）表示用电单位接受和分配电能的路径和方式，它是由电力变压器、断路器、隔离开关、避雷器、互感器、移相电容器、母线或电力电缆等电器设备，按一定次序连接起来的电路，通常采用单线图表示。主接线的确定与完善对变电所电器设备的选择、变配电装置的合理布置、可靠运行、控制方式和经济性等有密切关系。施工配电设计的重要环节。4.1 对主接线的基本要求 在确定变电所主接线前，应首先明确其基本要求：（1）可靠性。根据用电负荷等级保证在各种运行方式下提高供电的连续性，以满足用电负荷对供电可靠性和电能质量的要求。 （2）灵活性。主接线应力求简单，无多余的电器设备，而且运行操作灵活，能避免误操作动作，便于检测与维护。（3）安全性。在进行投入或切换某些电器设备或线路时，应确保操作人员与设备的安全，能在保证安全的条件下进行供配电系统的维护检修工作。（4）经济性。结合用电单位的近期于长期发展规划，应使主接线的投资和运行费用经济合理，在保证供电安全可靠和供电质量要求的同时，力争工程投资省，运行维护费用低。4.2变电所高压侧的主接线方式4.2.1 线路变压器组这是比较简单的接线方式，适用于只有一路或两路电源供电，变电所装设12台主变压器的供电系统。如果变压器容量不大，系统短路容量较小，且对保护装置动作时限要求不太严格时可优先考虑使用高压跌落式熔断器保护主变压器。熔断器保护的优点是造价低，但保护功能不理想，只有在一定前提条件下方可使用。对于要求保护功能完善的供配电系统，仍应采用各种断路器保护和控制变压器及其线路。跌落式熔断器三次遮断短路电流后，需更换熔管；运行36个月需更换熔丝；不能带负荷切合变压器，其熔断时间误差极大，容易发生越级跳闸事故，造成严重经济损失。所以在设计中不选择这种跌落式熔断器保护。图41为采用断路器的线路变压器组主接线。如采用两台主变压器，也可分别组成两套线路变压器组，由两个独立电源供电。变压器低压侧母线经隔离开关与断路器接成备用装置自动投入电路，使供电可靠性大为提高，可满足一二级负荷用户的要求。但灵活性不如桥式结线。任何故障皆使对应变压器不能工作，供电能力减少。 图41 单台主变压器采用断路器的线路变压器组接线图4.2.2 桥式接线为使重要负荷得到可靠供电，大型企业总降压变电所多采用两台主变压器由两个独立电源供电的桥式接线。由于结桥方式稍有不同，桥式结线又分为下述两种类型。（1）内桥式结线内桥式结线适用于供电线路较长，两台变压器又需连续投入运行的企业变电所。其结线如图42所示。此型结线当任何电源或供电线路发生故障时，倒闸操作非常方便。断开有故障线路（或电源）的断路器及其两侧的隔离开关，然后闭合结桥电路的隔离开关（图中的5QS及6QS）再将3QF合闸即可使两台主变压器恢复供电。 图 42 内桥式结线示意图（略去电流、电压互感器和避雷器）内桥式结线变压器停止运行的倒闸操作比较麻烦。因此，不适合因经济运行需要经常变更变压器运行台数的变电所。（2）外桥式结线如将结桥电路移到进线断路器外侧，即构成图43 所示外桥式接线。此种结线方式允许有较稳定的穿越功率通过变电所。它适用于电源供电线路较短和负荷极不平衡，需要按经济运行方式经常变换变压器运行台数的变电所。此种结线方式在任一台变压器发生故障或检修时，都不致影响两路电源进线的正常供电。外桥结线对变压器投、切控制非常方便，但对电源和供电线路出线故障时的倒闸操作则比较麻烦桥式结线供电的可靠性和灵活性都高，适于一二级负荷的总降压变电所。但它需要较多高压设备，造价较高；运行、维护、操作、检修也都比较复杂。 图43 外桥式接线示意图（略去电流、电压互感器和避雷器）4.3 6-10kV配电系统接线方式高压配电系统有放射式、竖杆式两种基本接线方式及由此派生的各种混合型和改进型接线。设计接线方式时，根据用电负荷的总体布置、负荷的特点、容量大小、生产工艺要求，还要考虑总降压变电所的位置，再联系发展规划，做出集中切实可行的接线方案，然后进行技术经济比较，最后择优选定。 总降压变电所610kV侧一般采用单母线（单台变压器时），单母线分段（如图44）或双母线制。单母线的可靠性及灵活性都很差，仅适用于三级负荷或另有低压备用电源的一二级负荷。单母线分段方式，用于两台或多台变压器的变电所。接通分段断路器QF电路，可使两台变压器副方并联运行，任一段母线上的设备发生故障，分段断路器与有关保护装置同时跳闸，可保证无故障母线照常运行，提高了配电可靠性。正常工作时如断开分段断路器，由两台变压器分别供电，可以降低610kV侧短路电流。引向610kV负荷的线路，要经过隔离开关，断路器或负荷开关和高压熔断器等控制装置（一般采用高压开关柜等成套设备），然后经电缆（如图44中3QS回路）或架空线（如图44中4QS回路）引出。为了计量和观测电流、电压等参数，或接入保护装置，各条线路都应接有电流互感器，各段母线上都应接有电压互感器（如在高压侧计量电能，在变压器高压侧也要接入电压互感器）。如果需要在610kV侧补偿无功功率，则母线上应连接控制电容器柜的高压开关电器。 图44 总降压变电所610kV侧单母线分段的结线方式4.4 本所电气主接线设计方案4.4.1 确定矿井35kV进线回路35kV矿井变电所距上级供电电源6km，对上一级供电部分来说是一类负荷，故矿井变电所对矿井采用又被用的双回路供电，即35kV进线为两路架空线进线。4.4.2 35kV、6kV主接线的确定因矿区变电所（即上一级变电站）距本矿变电所为6km，对于35kV电压等级来说，输电线路不算远，可以选外侨，但为了提高矿井供电的可靠性和运行的灵活性，采用全桥更合适（全桥接线即在外侨接线的基础上，再在两进线回路上装设两个断路器及隔离开关，成为由五个断路器组成的接线形式）。故确定本矿35kV系统为双回路的全桥接线系统。35kV架空线路由两条线路送到本矿变电所，正常时两台变压器分裂运行。6kV主接线根据矿井为一类负荷的要求和主变压器是两台的情况确定为单母线分段接线方式。35kV母线和6kV母线，正常时均处于断开状态。本所母线分段用断路器分段，这不仅便于分段检修母线，而且可减少母线故障影响范围，提高供电的可靠性和灵活性。5 短路电流计算5.1 短路电流计算的目的在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。短路电流计算的目的主要有以下几方面(1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。(3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。(5)接地装置的设计，也需用短路电流。5.2 短路电流计算中需要计算的数值1、次暂态短路电流,即三相短路电流周期分量第一周期的有效值。它可供计算继电保护装置的整定值和计算短路冲击电流及短路全电流最大有效值之用。应注意：应该用电力系统在做大运行方式下，继电保护装置安装处发生短路时的次暂态短路电流计算保护装置的整定值；而用电力系统在最小运行方式下，继电保护装置保护范围最远点发生短路时的次暂态短路电流校验保护装置的灵敏度。因此，计算时应分别计算这两种运行方式下的次暂态短路电流值。2、次暂态三相短路容量，用来判断母线短路容量是否超过规定值、作为选择腺瘤电抗器的依据，并可供下一级变电所计算短路电流之用；3、短路发生后0.2秒时的短路电流周期分量有效值,可用来校验开关电器的额定断流量；4、短路发生后0.2秒时的三相短路容量，可用来校验开关电器的额定断流容量；5、短路电流稳态有效值,可用来校验设备、母线及电缆的热稳定性；6、短路冲击电流及短路全电流最大有效值，可用来校验电器设备、载流导体及母线的动稳定性。5.3 三相短路电流计算计算的步骤1、根据供电系统绘制等值网络（1）选取基准容量Sj和基准电压Uj，并根据公式决定基准电流值Ij。（2）求出系统各元件的标么基准电抗，将计算结果标注在等值网络图上。（3）按等值网络各元件的联接情况，求出由电源到短路点的总阻抗。（4）按欧姆定律求短路电流标么值：对于电源是无限大容量的系统，其短路电流标么值可按公式5-1求出： （5-1）且短路后各种时间的短路电流标么值与短路容量标么值都相等，即（5）求短路电流和短路容量；为了向供电设计提供所需的资料，应确定下列几种短路电流和短路容量：求出当t=0时的短路电流和短路容量；求出当t=0.2秒时的短路电流和短路容量；求出当t=时的短路电流和短路容量；求出短路冲击电流和短路全电流最大有效值 kA MVA (5-2) kA kA5.4短路电流计算过程短路电流计算系统如图4-5所示，短路点选取35kV母线邪侧、6kV母线侧及6kV各出线回路末端，各元件参数可由表1-1中获得。输电线路、主变压器和下井电缆均为一台（路）工作，一台（路）备用。该电源为无限大容量，其电抗标么值,最大运行方式下，系统阻抗为=0.36，最小运行方式下，系统阻抗为=0.69，离上一级变电所距离为6km。主变压器为两台，每台容量为8000kVA，=7.5。线路电抗：对于电缆=0.08/km，架空线=0.4/km。此外，当同步电动机在同一地点总装机容量大于1000kW时，高压异步电动机在同一地点的同时运行的总装机容量大于800kW且短路点就在异步电动机端头时，要考虑其作为附加电源对短路电流的影响。1、选取基准容量=100MVA 计算点时，选取=37kV， kA 计算点时，选取=6.3kV， kA。2、等值电路图如图5-1所示，图中元件所标的分数，分子表示元件编号，分母表示元件电抗标么值。图5-1 等值电路图3、各短路点短路计算（1）点短路（35kV）最大运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最大运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA最小运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最小运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA（2）点短路（6kV母线）因主扇风机（同步电动机）、主提升机（异步电动机）均构成附加电源，因此要考虑电动机反馈的影响，但异步电动机仅对短路冲击电流有影响。S1支路提供的短路参数：最大运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最大运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值：kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量：MVA最小运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最小运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量：MVAS2支路提供的短路参数：S2支路为异步电动机构成的附加电源，故只考虑其对短路冲击电流的影响。异步电动机提供的冲击电流可由公式5-3计算： （5-3）式中 电动机的额定电流； 电动机反馈电流冲击系数，对于高压电动机取=1.41.6，对于低压电动机取=1 异步电动机的电势平均值=0.9，则：S2支路的额定电流为：（取=0.92） kAS2支路电抗为：由公式5-3可得，S2支路提供的短路冲击电流为： kAS3支路提供的短路参数：取=0.92，=0.9，则该支路的额定电流为： kA 考虑到同步电动机一般装有低压保护装置，当t0.2秒后，开关跳闸，故它对稳态短路电流无影响，利用+0.07=0.27（0.07是考虑查具有阻尼绕组的水轮发电机计算曲线时，计算电抗需增加的数值）查具有阻尼绕组的水轮发电机计算曲线，得：, , 则：次暂态电流周期分量： kAt=0.2秒时的短路电流周期分量有效值： kAt=时短路电流稳态有效值：短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA短路发生后0.2秒时的三相短路容量： MVAt=时的三相短路容量： MVA故：最大运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kAt=0.2秒时的短路电流周期分量有效值： kAt=时短路电流稳态有效值： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA短路发生后0.2秒时的三相短路容量： MVAt=时的三相短路容量： MVA最小运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kAt=0.2秒时的短路电流周期分量有效值： kAt=时短路电流稳态有效值： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA短路发生后0.2秒时的三相短路容量： MVAt=时的三相短路容量： MVA（3）点短路（下井电缆）最大运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最大运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA最小运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最小运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA（4）点短路（主扇风机）因主扇风机（同步电动机）构成附加电源，因此要考虑电动机反馈的影响，S1支路提供的短路参数：最大运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最大运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值：kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量：MVA最小运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最小运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量：MVAS2支路提供的短路参数：取=0.92，=0.9，则该支路的额定电流为： kA 考虑到同步电动机一般装有低压保护装置，当t0.2秒后，开关跳闸，故它对稳态短路电流无影响，利用+0.07=0.27（0.07是考虑查具有阻尼绕组的水轮发电机计算曲线时，计算电抗需增加的数值）查具有阻尼绕组的水轮发电机计算曲线，得：, , 则：次暂态电流周期分量： kAt=0.2秒时的短路电流周期分量有效值： kAt=时短路电流稳态有效值：短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA短路发生后0.2秒时的三相短路容量： MVAt=时的三相短路容量： MVA故：最大运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kAt=0.2秒时的短路电流周期分量有效值： kAt=时短路电流稳态有效值： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA短路发生后0.2秒时的三相短路容量： MVAt=时的三相短路容量： MVA最小运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kAt=0.2秒时的短路电流周期分量有效值： kAt=时短路电流稳态有效值： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA短路发生后0.2秒时的三相短路容量： MVAt=时的三相短路容量： MVA(5)点短路（主提升机）因主提升机（异步电动机）构成附加电源，因此要考虑电动机反馈的影响，但异步电动机仅对短路冲击电流有影响。S1支路提供的短路参数：S1支路提供的短路参数：最大运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最大运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值：kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量：MVA最小运行方式下短路回路电抗标么值为：短路电流标么值：则：最小运行方式下点短路时，S1支路提供的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量：MVAS2支路提供的短路参数：S2支路为异步电动机构成的附加电源，故只考虑其对短路冲击电流的影响。S2支路的额定电流为：（取=0.92） kAS2支路电抗为：由公式5-3可得，S2支路提供的短路冲击电流为： kA故：最大运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA最小运行方式下点短路时的短路参数为：次暂态电流周期分量： kA短路电流冲击值： kA短路全电流最大有效值： kA次暂态三相短路容量： MVA其余各短路点参数计算方法与上述类似，结果见5.6短路参数汇总表。5.5 短路参数汇总表表5-1最大运行方式短路参数汇总表短路点kAkAkAkAkAMVAMVAMVA35kV母线k10.541.852.892.892.897.374.391851851856kV母线 k21.480.686.96.676.6318.4610.4974.272.171.7工人村 k32.980.343.113.113.117.934.73343434矿综合厂 k41.980.514.674.674.6711.917.1515151地面低压 k57.110.141.281.281.283.261.95141414下井电缆 k61.530.655.955.955.9515.179.04656565选煤厂 k71.570.645.865.865.8614.948.91646464续表压风机 k81.520.666.056.056.0515.439.2666666主扇风机 k92.680.374.063.833.7910.356.2743.241.140.7主提升机 k101.520.666.056.056.0516.299.2666666副提升机 k111.520.666.056.056.0515.439.2666666机修厂 k121.530.655.955.955.9515.179.04656565支农 k133.980.252.292.292.295.843.48252525表5-2 最小运行方式短路参数汇总表短路点kAkAkAkAkAMVAMVAMVA35kV母线k10.871.151.791.791.794.562.721151151156kV母线 k21.810.555.715.485.4415.428.6861.259.158.7工人村 k33.310.32.752.752.757.014.18303030矿综合厂 k42.310.433.943.943.9410.055.99434343地面低压 k57.440.131.191.191.193.031.81131313下井电缆 k61.860.544.954.954.9512.627.52545454选煤厂 k71.90.534.854.854.8512.377.37535353压风机 k81.850.544.954.954.9512.627.52545454主扇风机 k93.010.333.693.463.429.415.6139.237.136.7主提升机 k101.850.544.954.954.9513.487.52545454副提升机 k111.850.544.954.954.9512.627.52545454机修厂 k121.860.544.954.954.9512.627.52545454支农 k134.310.232.112.112.115.383.212323235.6 负荷电流统计表计算公式为表5-3 负荷电流统计表负荷名称电压负荷容量负荷电流主变一次侧358000132主编二次侧680007696kV母线68000769井下总负荷62584368主提升机685982.5副提升机663060.6主扇风机692188.6压风机644442.7矿综合厂0.38225341.8地面低压0.38653999.2机修厂0.38381578.9选煤厂0.38625946.6工人村0.38377572.8支农0.383104716 供电系统电气设备的选择电器选择是变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。变电所主要的电气设备有： 高压断路器（包括操作机构）； 负荷开关； 隔离开关； 熔断器； 仪用互感器（包括电压互感器和电流互感器）； 避雷器； 低压空气开关； 母线和绝缘子； 成套配电装置（包括高压开关柜和低压配电屏）。6.1 高压电器设备选择的一般原则尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。(1) 按正常工作条件选择电器 按环境条件选型电气设备在制造上分户内、户外两大类。户外设备的工作条件较恶劣，故各方面要求较高，成本也高，户内设备不能用于户外，户外设备可用于户内，但不经济。此外选择电气设备，还应根据电器安装地点考虑防水、防火、防腐、防尘、防爆以及高海拔区与湿热地区等方面的要求。额定电压和最高工作电压在选择电器时，一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即额定电流电器的额定电流是指在额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即(2)按故障情况进行校验按短路情况来校验电气设备的动稳定和热稳定。按装置地点的三相短路容量来校验开关电气的断流能力。6.2 高压开关设备的选择及校验 高压开关设备包括断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器等。6.2.1 断路器的选择及校验高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。高压断路器除按电气设备的一般原则选择外，由于断路器还要切断短路故障电流，因此必须校验断流容量（或开断电流），具体选择步骤如下。(1) 按工作环境选型按使用地点的条件选择，如户内式、户外式，在井下及具有爆炸危险的地点要选择防爆型的设备。(2) 按正常工作条件选择额定电压UN及额定电流IN，要求： , (3) 按短路电流校验动、热稳定性 动稳定校验。若要断路器在通过最大短路电流时，不致变形损坏，就必须要求断路器的允许通过电流峰值（或有效值）应大于或等于短路电流冲击值（或短路冲击电流有效值），即 ， 热稳定校验。当断路器在通过最大短路电流时，不使其温度超过最高允许温度，就必须对断路器进行热稳定校验。其校验公式为：式中，分别为断路器的热稳定电流及该电流所对应的热稳定持续时间；，分别为短路稳定电流及短路电流的持续时间。断路器通过短路电流的持续时间按下式计算：式中，为继电保护动作时间；为断路器的分闸时间。(4) 断流容量的校验断路器能可靠地切除断路故障的关键参数是它的额定断流容量。断路器的额定断流容量按下式进行校验：式中，（）为断路器所控制线路0.2秒（或零秒）时的最大短路容量，MVA。6.2.2 本所断路器的选择及校验6.2.2.1 35kV侧QF1QF5的选择及校验(1)根据布置方式，室外一般采用DW8-35型多油断路器，故本设计采用DW835/600型断路器，共五台，操动机构选CD11-X电磁操动机构，油开关的户外端子箱选择XJ-1型。所选断路器电气参数如表6-1所示。表6-1 所选断路器参数型号额定电压/kV额定电流/kA额定开断电流/kA额定容量/MVA极限电流峰值/kA热稳定电流/kA热稳定时间/sDW8-35/6003560016.510004116.54(2) 额定电压：，符合要求。(3) 额定电流：，符合要求。(4) 动稳定校验：，符合要求。(5)热稳定校验：继电保护动作时间=3秒，断路器的分闸时间=0.2秒,则秒，QF1QF5的相当于4秒的热稳定电流为： kA热稳定性符合要求。(6)断流容量校验：,符合要求。6.2.2.2 6kV侧QF6、QF7、QF8的选择及校验(1)根据布置方式，室内一般采用SN10-10I型少油断路器，故本设计采用SN10-10I/1000型断路器，共两台，操动机构选CD-1电磁操动机构。所选断路器电气参数如表6-2所示。表6-2 所选断路器参数型号额定电压/kV额定电流/A额定开断电流/kA额定容量/MVA极限电流峰值/kA热稳定电流/kA热稳定时间/sSN10-10I/100010100017.330044.117.34(2)额定电压：，符合要求。(3)额定电流：，符合要求。(4)动稳定校验：，符合要求。(5)热稳定校验：继电保护动作时间=3秒，断路器的分闸时间=0.2秒,则秒，QF1QF5的相当于4秒的热稳定电流为： kA热稳定性符合要求。(6)断流容量校验：,符合要求。6.2.3 隔离开关的选择及校验隔离开关的主要用途是隔离电源，保证电气设备与线路在检修时与电源有明显的断口。隔离开关无灭弧装置